一種導電嘴用銅管的生產方法及裝置的製作方法

2023-06-12 18:04:36

專利名稱：一種導電嘴用銅管的生產方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種銅管的生產方法及裝置，特別是涉及一種在直線式拉伸機上生產 導電嘴用銅管的生產方法及裝置，屬於銅管的加工製作技術領域，本發明也可應用在其它 小孔厚壁銅管的生產上。
背景技術：
導電嘴用銅管的重要用途是生產二氧化碳氣體保護焊導電嘴(以後簡稱導電 嘴)。導電嘴為二氧化碳氣體保護焊焊機上的重要焊接消耗性零件，其材質為紫銅、磷脫氧 銅、鉻青銅、鋯青銅、銀銅和鉻鋯青銅等。用於生產導電嘴的銅管，通常外徑Φ6-Φ12毫米， 內徑Φ1-Φ3.0毫米，屬於厚壁管。高質量的導電嘴對銅管內孔的尺寸精度、形狀精度和表 面粗糙度有較高的要求。目前廣泛使用的直線式拉伸機設備，受其傳統裝料機構結構缺陷的限制，在保證 導電嘴用銅管外徑尺寸(Φ6-Φ12毫米)的情況下，不能解決小直徑(Φ1-Φ3.0毫米)成 品銅管內孔的直接成形問題。在直線式拉伸機上生產銅管有三種方法遊動芯頭拉伸、固定芯頭拉伸和空拉，其 中遊動芯頭拉伸只能用於薄壁管，不適用於導電嘴用銅管的生產，這裡不作論述；固定芯頭 拉伸法的結構特點是在拉伸模具內工作的固定芯頭在與固定芯頭拉杆靠螺母連接，固定芯 頭拉杆在連接處的尺寸總要小於固定芯頭的外徑，在固定芯頭的外徑小到一定尺寸時，固 定芯頭拉杆由於在連接處的橫截面尺寸過小造成強度不夠而無法實現導電嘴用銅管的拉 伸。由於不能採用傳統的固定芯頭拉伸，目前導電嘴用銅管的常規生產方式，是在現 有的直線式管棒材拉伸機上對銅管管坯進行空拉，也就是在縮減銅管外徑的同時逐漸獲得 較小的銅管內徑。這種導電嘴用銅管的生產方法存在兩個缺點，一是隨著管坯空拉道次的 增加，管材內表面粗糙度惡化；二是管材內孔尺寸精度不易控制。採用這種生產方法，在生 產過程中要不斷面對各種不利工藝因素的幹擾，如坯料的尺寸偏差、坯料的硬度、硬度均勻 度、模具參數、潤滑、道次拉伸變形量、拉伸速度等等，因此，採用這種方法很難精確控制導 電嘴用銅管的內徑尺寸偏差和圓度偏差。為此，在管材生產過程中要不斷的對各種工藝影 響因素進行調節，但由於工藝因素複雜，在正常產生的過程中很難保證導電嘴用銅管的質 量和成品率。

發明內容
本發明的目的在於解決現有技術存在的上述問題，通過反覆研究改進，給出了一種新的導電嘴用銅管的生產方法及裝置。本發明對現有的生產方法及裝置進行了改進，採 用銅管內孔直接成形芯頭和拉杆一體的方式，芯頭部分和拉杆部分統稱為芯杆，由於芯杆 的工作部分_芯頭的直徑總是小於或等於拉杆部分的直徑，保證了拉杆部分直徑足夠大， 即保證了芯杆的強度，不僅解決了常規生產方式下固定芯頭與拉杆連接部位結構強度不夠的問題，而且避開了銅管空拉的各種不利因素，從根本上保證了導電嘴用銅管內孔的表面粗糙度、尺寸精度和形狀精度，從而解決了內徑Φ 1-Φ3毫米的導電嘴用銅管內徑的直接 成形問題。本發明給出的技術方案是這種導電嘴用銅管的生產方法，其特點是包括有以下 步驟1.芯杆採用銅管內孔直接成形芯頭和拉杆一體的方式，芯頭部分和拉杆部分統 稱為芯杆，由於芯杆的工作部分-芯頭的直徑總是小於或等於拉杆部分的直徑，保證了拉 杆部分直徑足夠大，也就保證了芯杆的強度；2.芯杆的裝卡和定位首先使本裝置中心線位於拉伸中心線上，把芯頭部分和拉 杆部分為一體的芯杆通過裝料套管在卡頭上卡緊，通過調整螺母和螺杆，使芯桿頭部定位 在相對於拉伸模具定徑帶的合適位置；3.銅管的裝料使裝料套管和卡頭後退，同時會使拉伸模具模孔內的芯桿頭部退 出模孔，然後將機構橫向水平擺動，使其偏離拉伸中心線，將芯桿頭部插入內孔經過加注潤 滑劑並已經過制頭的銅管孔內，將銅管拉入裝料套管，並使芯桿頭部達到銅管內孔底部，使 銅管頭部擺回到拉伸模具中心孔位置，完成拉伸前準備工作；4.拉伸生產在銅管經拉伸模具向前拉出之前，芯桿頭部還沒有進入工作位置， 隨著銅管向前拉出，芯桿頭部在彈簧預壓緊力的作用下向拉伸模具的定徑帶移動，當芯杆 頭部完全進入工作位置之後，使其位置固定在預先調整好的工作位置，拉伸過程中，由於銅 管外徑的收縮導致其內孔的向內收縮，位於材料變形區內的芯杆會阻止材料向內流動，從 而實現了由芯杆直接控制銅管內孔尺寸和形狀的目的；5.重複以上拉伸工作過程，每次拉伸都減小芯杆截面尺寸，從而實現了導電嘴用 銅管小孔的精確成形，並能獲得很高的表面粗糙度。本發明給出的這種導電嘴用銅管的生產裝置，包括有拉伸模具、支座和插入拉伸 模具定徑帶的芯杆，其特點是所述芯杆的芯頭部分和拉杆部分為一體，芯杆上套有裝料套 管並通過裝料套管在卡頭上卡緊，裝料套管外設有固定支架並可在固定支架內的導向套上 做相對於支架的自由移動，支架下設有小車，所述卡頭與連杆螺紋連接，該連杆與彈簧和可 移動彈簧套管組成前部移動彈簧機構，並可在固定支架內的導軌上沿拉伸中心線方向產生 縱向位移，固定支架內還設有由連杆、彈簧和彈簧套管組成的後部固定彈簧機構，前部移動 彈簧機構與後部固定彈簧機構串聯，固定支架後設有萬向聯軸器並通過螺紋連接，萬向聯 軸器還與螺杆以螺紋連接，該螺杆穿過支座的孔並通過螺母將螺杆與支座固定在一起，所 述支座固定在拉床的底座上。與現有技術相比，本發明的有益效果是1.解決了芯杆的強度不足問題；2.實現了芯杆的支撐、裝卡與快速更換；3.實現了芯杆相對於拉伸模具定徑帶的精確位置調節和位置固定；4.在拉伸開始時，實現了芯杆相對於拉伸模具的自動跟蹤和自動復位；5.彈簧機構對芯杆衝擊力的緩衝保護了芯杆免於彎曲、扭曲和碎斷；6.解決了銅管坯料的裝料問題；7.具備安全功能；
8.省力，降低了員工的勞動強度。


圖1為現有技術中的固定芯頭拉伸法的原理示意圖；圖2為現有技術中的空拉法的原理示意圖； 圖3為本發明的原理示意圖；圖4為本發明的結構示意圖；圖5為本發明的工作過程示意圖(芯杆裝卡定位)；圖6為為本發明的工作過程示意圖(銅管裝入)；圖7為為本發明的工作過程示意圖(銅管拉伸時)。圖中標記1.芯杆，2.手柄，3.裝料套管，4.支架，5.小車，6.卡頭，7.連杆，8.彈 簧，9.彈簧套管，10.連杆，11.彈簧，12.彈簧套管，13.萬向聯軸器，14.螺母，15.支座， 16.螺母，17.螺杆，18.銅管，19.拉伸模具，20.螺母，21.固定芯頭。
具體實施例方式如圖1所示，現有技術中的固定芯頭拉伸法是在拉伸模具19內工作的固定芯頭21 在與固定芯杆1靠螺母20連接。由於固定芯杆1在連接處的尺寸總要小於固定芯頭21的 外徑，在固定芯頭21的外徑小到一定尺寸時，固定芯杆1由於在連接處的橫截面尺寸過小 造成強度不夠而無法實現導電嘴用銅管的拉伸。如圖2所示，在現有的直線式管棒材拉伸機上對銅管管坯進行空拉，也就是在縮 減銅管外徑的同時逐漸獲得較小的銅管內徑。這種導電嘴用銅管的生產方法存在兩個缺 點，一是隨著管坯空拉道次的增加，管材內表面粗糙度惡化；二是管材內孔尺寸精度不易控 制。採用這種生產方法，在生產過程中要不斷面對各種不利工藝因素的幹擾，如坯料的尺寸 偏差、坯料的硬度、硬度均勻度、模具參數、潤滑、道次拉伸變形量、拉伸速度等等，因此，採 用這種方法很難精確控制導電嘴用銅管的內徑尺寸偏差和圓度偏差。如圖3 圖7所示，本發明利用芯杆直接成形方法，與直線式拉伸機配套使用，不 僅解決了常規生產方式下固定芯頭21與拉杆1連接部位結構強度不夠的問題，而且避開了 銅管空拉的各種不利因素，從根本上保證了導電嘴用銅管內孔的表面粗糙度、尺寸精度和 形狀精度。本發明給出的這種導電嘴用銅管的生產裝置包括有拉伸模具19、支座15和插入 拉伸模具19定徑帶的芯杆1，芯杆1的芯頭部分和拉杆部分為一體，芯杆1上套有裝料套管 3並通過裝料套管3在卡頭6上卡緊，其中裝料套管3前端設有手柄2並螺紋連接，裝料套 管3與卡頭6之間沒有任何連接。裝料套管3外設有固定支架4並可在固定支架4內的導 向套上做相對於支架4的自由移動，支架4下設有小車5，所述卡頭6與連杆7螺紋連接， 該連杆7與彈簧8和可移動彈簧套管9組成前部移動彈簧機構，並可在固定支架4內的導 軌上沿拉伸中心線方向產生縱向位移，固定支架4內還設有由連杆10、彈簧11和彈簧套管 12組成的後部固定彈簧機構，前部移動彈簧機構與後部固定彈簧機構串聯，其中連杆7也 可在可移動彈簧套管9內運動，靠其右部的大頭部分實現對彈簧8的壓緊和放鬆，連杆7右 部的大頭部分受可移動彈簧套管9左端限制不能脫出；可移動彈簧套管9與連杆10為螺紋連接，二者可在支架4的導軌上左右運動，並對彈簧11進行壓縮，連杆10右端大頭部分不 能脫出固定彈簧套管12的左端部；固定彈簧套管12與支架4為剛性連接。固定支架4後 設有萬向聯軸器13並通過螺紋連接，萬向聯軸器13還與螺杆17以螺紋連接，該螺杆17穿 過支座15的孔並通過螺母14、16將螺杆17與支座15固定在一起，所述支座15固定在拉 床的底座上。本發明給出的這種導電嘴用銅管的生產裝置中的各組成部分的功能芯杆1用於導電嘴用銅管內孔的成形。手柄2與裝料套管3的作用，一是支撐芯杆1與銅管管坯18，二是在水平方向受力 情況下可使萬向聯軸器13左部的整個機構在水平方向擺動，以便於管坯裝料，三是在通過 手柄2向後受力後沿拉伸中心線方向產生縱向位移，從而使銅管18頭部進入模具19完成 裝料過程。裝料套管3在芯杆拉斷後可將斷杆限制在管內，避免斷杆彈出傷人，所以具有安 全防護功能。卡頭6用於裝卡芯杆，並與連杆7連接。連杆7、彈簧8和可移動彈簧套管9組成的前部彈簧機構在固定支架4內的導軌上 可沿拉伸中心線方向產生縱向位移，這套機構稱為移動彈簧機構。連杆10、彈簧11和彈簧套管12組成的彈簧機構，由於彈簧套管12與固定支架4 之間是剛性連接，這套彈簧機構又稱為固定彈簧機構。
移動彈簧機構與固定彈簧機構串聯，一是可實現芯杆1頭部沿拉伸中心線方向的 大範圍位移，使其能自由進出拉伸模具19孔；二是使芯杆1頭部對銅管18頭部內孔底端產 生預壓緊，在銅管18被通過拉伸模具19向前拉出初期使芯杆1頭部跟隨銅管18自動進入 拉伸工作位置，實現了芯杆相對於拉伸模具19的自動跟蹤和和自動復位，以實現其控制導 電嘴用銅管內孔成形的功能；三是這種形式在相同的作用力下可產生更大的位移，從而有 助於降低勞動強度；四，由於芯杆1在受到銅管18內孔變形的摩擦力後會產生一定的彈性 變形，當芯杆1從銅管18尾部拉出時這種彈性變形會對芯杆1自身產生很大的衝擊力，彈 簧機構尤其是可移動彈簧機構可在很大程度上對芯杆所受衝擊產生緩衝作用，保護芯杆不 會產生彎曲、扭擰或碎斷。支架4用於實現對其內部各機構包括裝料套管3、卡頭6、可移動彈簧機構和固定 彈簧機構的支撐、固定和導向，以助其實現各自的功能。小車5用於支架4的支撐和水平擺動並使萬向聯軸器13左部的機構處於水平位置上。萬向聯軸器13與支架4連接，使其左部機構能夠擺動。螺母14、16與螺杆17—起使整套機構在拉伸中心線方向上進行位置調整和定位， 從而實現芯杆相對於拉伸模具19的精確定位。底座15與拉床床身用螺栓固定，以承受拉伸工作過程中銅管18內壁收縮變形對 芯杆產生的摩擦力。芯杆1所受摩擦拉力的傳遞路徑為芯杆1，卡頭6，連杆7，彈簧套管9，連杆10， 彈簧套管12，萬向聯軸器13，螺杆17，螺母16和底座15。本發明的工作過程描述如下
芯杆1的裝卡和定位(見圖5)。首先使本專利裝置中心線位於拉伸中心線上，把 芯杆1通過裝料套管3在卡頭6上卡緊。通過調整螺母14、16和螺杆17，使芯杆1頭部處 於滿足工作要求的位置——相對於拉伸模具19定徑帶的合適位置。在芯杆1的位置調好 後擰緊螺母14和16，以保證芯杆1頭部位置固定。
銅管18的裝料(見圖6)。用手將把手2向後拉使裝料套管3和卡頭6後退，同時 會使拉伸模具19模孔內的芯杆1頭部退出模孔，然後將機構橫向水平擺動，使其偏離拉伸 中心線後鬆開把手2。將芯杆1頭部插入內孔經過加注潤滑劑並已經過制頭的銅管18孔 內，將銅管18拉入裝料套管3，並使芯杆1頭部達到銅管18內孔底部。用手握住把手2向 後拉動裝料套管3，此時銅管18、芯杆1和裝料套管3會隨把手2同時向後運動，當後退足 夠距離時使銅管18頭部擺回到拉伸模具19中心孔位置，此時芯杆1頭部距離拉伸模具19 定徑帶的最小距離為A。鬆開手柄2，讓銅管18頭部插入拉伸模具19內孔。此時專利生產 裝置拉伸前準備工作完畢(見圖7)。拉伸生產(見圖4和圖7)。在銅管18經拉伸模具19向前拉出之前，芯杆1頭部 還沒有進入工作位置，此時芯杆1頭部距工作位置的距離為Al，隨著銅管18向前拉出，芯杆 1頭部在彈簧預壓緊力的作用下向拉伸模具19的定徑帶移動，當芯杆1頭部完全進入工作 位置之後，系統後部定位機構起作用使其位置固定在預先調整好的工作位置。拉伸過程中， 由於銅管18外徑的收縮導致其內孔的向內收縮，位於材料變形區內的芯杆1會阻止材料向 內流動，從而實現了由芯杆1直接控制銅管18內孔尺寸和形狀的目的。重複以上拉伸工作過程，每次拉伸都減小芯杆1截面尺寸，從而實現了導電嘴用 銅管小孔的精確成形，並能獲得很高的表面粗糙度。
權利要求
一種導電嘴用銅管的生產方法，其特徵在於包括有以下步驟(1)芯杆芯杆由芯頭部分和拉杆部分構成，為一整體，芯杆的芯頭部分直徑等於或小於拉杆部分的直徑。(2)芯杆的裝卡和定位首先使本裝置中心線位於拉伸中心線上，把芯頭部分和拉杆部分為一體的芯杆通過裝料套管在卡頭上卡緊，通過調整螺母和螺杆，使芯桿頭部定位在相對於拉伸模具定徑帶的合適位置；(3)銅管的裝料使裝料套管和卡頭後退，同時會使拉伸模具模孔內的芯桿頭部退出模孔，然後將機構橫向水平擺動，使其偏離拉伸中心線，將芯桿頭部插入內孔經過加注潤滑劑並已經過制頭的銅管孔內，將銅管拉入裝料套管，並使芯桿頭部達到銅管內孔底部，使銅管頭部擺回到拉伸模具中心孔位置，完成拉伸前準備工作；(4)拉伸生產在銅管經拉伸模具向前拉出之前，芯桿頭部還沒有進入工作位置，隨著銅管向前拉出，芯桿頭部在彈簧預壓緊力的作用下向拉伸模具的定徑帶移動，當芯桿頭部完全進入工作位置之後，使其位置固定在預先調整好的工作位置，拉伸過程中，由於銅管外徑的收縮導致其內孔的向內收縮，位於材料變形區內的芯杆會阻止材料向內流動，從而實現了由芯杆直接控制銅管內孔尺寸和形狀的目的；(5)重複以上拉伸工作過程，每次拉伸都減小芯杆截面尺寸，從而實現了導電嘴用銅管小孔的精確成形，並能獲得很高的表面粗糙度。
2.權利要求1所述導電嘴用銅管的生產方法所用的生產裝置，包括有拉伸模具、支座 和插入拉伸模具定徑帶的芯杆，其特徵在於所述芯杆的芯頭部分和拉杆部分為一體，芯杆 上套有裝料套管並通過裝料套管在卡頭上卡緊，裝料套管外設有固定支架並可在固定支架 內的導向套上做相對於支架的自由移動，支架下設有小車，所述卡頭與連杆螺紋連接，該連 杆與彈簧和可移動彈簧套管組成前部移動彈簧機構，並可在固定支架內的導軌上沿拉伸中 心線方向產生縱向位移，固定支架內還設有由連杆、彈簧和彈簧套管組成的後部固定彈簧 機構，前部移動彈簧機構與後部固定彈簧機構串聯，固定支架後設有萬向聯軸器並通過螺 紋連接，萬向聯軸器還與螺杆以螺紋連接，該螺杆穿過支座的孔並通過螺母將螺杆與支座 固定在一起，所述支座固定在拉床的底座上。
全文摘要
一種導電嘴用銅管的生產方法及裝置，其特點是該生產方法包括有芯杆及其裝卡和定位；銅管的裝料；拉伸生產和重複拉伸步驟。該裝置芯杆的芯頭部分和拉杆部分為一體，芯杆上套有裝料套管並通過裝料套管在卡頭上卡緊，裝料套管外設有固定支架並可在固定支架內的導向套上做相對於支架的自由移動，支架下設有小車，固定支架內設有串聯的前部移動彈簧機構和後部固定彈簧機構，卡頭與前部移動彈簧機構連接，固定支架後設有萬向聯軸器，萬向聯軸器通過螺杆與支座連接，支座固定在拉床的底座上。本發明採用銅管內孔直接成形芯頭和拉杆一體的方式，解決了內徑Φ1-Φ3毫米的導電嘴用銅管內徑的直接成形問題。
文檔編號B21C1/34GK101837382SQ20091001078
公開日2010年9月22日 申請日期2009年3月20日 優先權日2009年3月20日
發明者周曉輝 申請人:周曉輝